Question

【題目】納米材料一直是人們研究的重要課題，例如納米級Fe粉表面積大，具有超強的磁性、高效催化性等優(yōu)良的性質(zhì)。

Ⅰ.實驗室采用氣相還原法制備納米級Fe，其流程如圖所示:

(1)納米級Fe和稀鹽酸反應的離子方程式為__________________________。

(2)如何將FeCl2·nH2O固體加熱脫水制得無水FeCl2_________(用簡要文字描述)。

(3)生成納米級Fe的化學方程式為__________________。

Ⅱ.查閱資料：在不同溫度下，納米級Fe粉與水蒸氣反應的固體產(chǎn)物不同，溫度低于570 ℃時生成FeO，高于570 ℃時生成Fe3O4。甲同學用如圖甲所示裝置進行納米級Fe粉與水蒸氣反應的實驗，乙同學用圖乙所示的裝置進行納米級Fe粉與水蒸氣的反應并驗證產(chǎn)物。

(4)甲裝置中納米級Fe粉與水蒸氣反應的化學方程式是____________。

(5)乙同學為探究實驗結(jié)束后試管內(nèi)的固體物質(zhì)成分，進行了下列實驗:

實驗步驟	實驗操作	實驗現(xiàn)象
①	將反應后得到的黑色粉末X(假定為均勻的)，取出少量放入另一試管中，加入少量鹽酸，微熱	黑色粉末逐漸溶解，溶液呈淺綠色；有少量氣泡產(chǎn)生
②	向?qū)嶒灑俚玫降娜芤褐械渭訋椎?/span>KSCN溶液，振蕩	溶液沒有出現(xiàn)紅色

根據(jù)以上實驗，乙同學認為該條件下反應的固體產(chǎn)物為FeO。丙同學認為乙同學的結(jié)論不正確，他的理由是________(用簡要文字描述)。

(6)丁同學稱取5.60 g Fe粉，用乙裝置反應一段時間后，停止加熱。將試管內(nèi)的固體物質(zhì)在干燥器中冷卻后，稱得質(zhì)量為6.88 g，則丁同學實驗后的固體物質(zhì)中氧化物的質(zhì)量分數(shù)為___(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。

Answer 1

【答案】Fe+2H+=Fe2++H2↑ 在干燥的HCl氣流中加熱 FeCl2+H2Fe+2HCl Fe+H2O(g)FeO+H2 加入KSCN溶液，溶液沒有出現(xiàn)紅色，也可能是因為Fe過量，與生成的Fe3+反應轉(zhuǎn)化為Fe2+ 67.4%

【解析】

Ⅰ. (1)納米級Fe和稀鹽酸反應生成FeCl2和H2，據(jù)此寫出離子方程式；

(2) FeCl2·nH2O固體加熱脫水時，易發(fā)生水解，為防止FeCl2水解，在加熱脫水時，通常通入干燥的HCl氣體，抑制水解；

(3)根據(jù)流程可知，FeCl2·nH2O固體加熱脫水得到FeCl2，然后N2、H2與FeCl2在高溫條件下反應得到納米級Fe，據(jù)此寫出反應方程式；

Ⅱ. (4)根據(jù)已知“納米級Fe粉與水蒸氣反應，溫度低于570℃時生成FeO、氫氣，據(jù)此寫出反應方程式；

(5)用KSCN溶液檢驗 Fe3+；納米級Fe粉與水蒸氣反應的過程中Fe過量，Fe沒有反應完；將反應后的固體加入少量的鹽酸，也可能發(fā)生反應Fe+2Fe3+=3Fe2+ ，據(jù)此進行分析；

(6) 用乙裝置反應，反應溫度高于570℃，則Fe粉與水蒸氣反應的固體產(chǎn)物為Fe3O4．反應后所得固體的質(zhì)量為6.88g，其中氧原子的質(zhì)量為m(O)＝6.88g5.60g＝1.28g，則n(O)==0.08mol；由關系式1Fe3O44O，可得n(Fe3O4)＝0.02mol；據(jù)此計算出固體物質(zhì)中氧化物的質(zhì)量分數(shù)。

Ⅰ. (1)納米級Fe和稀鹽酸反應生成FeCl2和H2，離子方程式為Fe+2H+=Fe2++H2↑，

答案為：Fe+2H+=Fe2++H2↑；

(2) FeCl2·nH2O固體加熱脫水時，易發(fā)生水解，水解方程式為FeCl2 + 2H2OFe(OH)2+2HCl，為防止FeCl2水解，在加熱脫水時，通常通入干燥的HCl氣體，HCl能抑制FeCl2的水解，且通入的HCI氣體可帶走水蒸氣，利于固體脫水，

故答案為：在干燥的HCl氣流中加熱；

(3)根據(jù)流程可知，FeCl2·nH2O固體加熱脫水得到FeCl2，然后N2、H2與FeCl2在高溫條件下反應得到納米級Fe，反應方程式為FeCl2+H2Fe+2HCl，

答案為：FeCl2+H2Fe+2HCl；

Ⅱ. (4)根據(jù)已知“納米級Fe粉與水蒸氣反應，溫度低于570℃時生成FeO，甲裝置用酒精燈加熱，反應溫度較低，產(chǎn)物為FeO；Fe失電子，水中H得電子，生成氫氣，則反應方程式為Fe+H2O(g)FeO+H2，

答案為：Fe+H2O(g)FeO+H2

(5)加入KSCN溶液，溶液沒有出現(xiàn)紅色，說明溶液中沒有Fe3+，可能是因為納米級Fe粉與水蒸氣反應的過程中Fe過量，Fe沒有反應完；將反應后的固體加入少量的鹽酸，也可能發(fā)生反應Fe+2Fe3+=3Fe2+ ，所以看不到血紅色。

故答案為：加入KSCN溶液，溶液沒有出現(xiàn)紅色，也可能是因為Fe過量，與生成的Fe3+反應轉(zhuǎn)化為Fe2+。

(6) 用乙裝置反應，反應溫度高于570℃，則Fe粉與水蒸氣反應的固體產(chǎn)物為Fe3O4．反應后所得固體的質(zhì)量為6.88g，其中氧原子的質(zhì)量為m(O)＝6.88g5.60g＝1.28g，則n(O)==0.08mol；由關系式1Fe3O44O，可得n(Fe3O4)＝0.02mol；所以固體物質(zhì)中氧化物的質(zhì)量分數(shù)=img src="http://thumb.zyjl.cn/questionBank/Upload/2020/06/01/06/3ffb4c7e/SYS202006010602203154565325_DA/SYS202006010602203154565325_DA.006.png" width="265" height="47" style="-aw-left-pos:0pt; -aw-rel-hpos:column; -aw-rel-vpos:paragraph; -aw-top-pos:0pt; -aw-wrap-type:inline" />=67.4%，

答案為：67.4%。